§ 6. Клетка

Определения и обозначения

Клетка — элементарная структурная и функциональная единица живого организма. Она называется структурной, потому что из клеток построены организмы, и функциональной, потому что в ней идут основные процессы жизни: обмен веществ, рост и другие. Самостоятельность клетки не означает, что ей не нужны вещества и условия из окружающей среды. Она означает, что клетка может выполнять жизненные процессы благодаря согласованной работе своих частей.

Клеточная мембрана — наружная оболочка клетки, которая отделяет её содержимое от внешней среды и регулирует обмен веществ. Мембрана нужна не для полной изоляции, а для контроля: одни вещества проходят через неё, другие задерживаются. Благодаря этому клетка получает необходимое и удаляет часть продуктов обмена.

Цитоплазма — внутренняя среда клетки, в которой находятся органоиды и протекает часть клеточных процессов. В ней перемещаются вещества и происходят химические реакции. Поэтому цитоплазма не просто заполняет пространство: она связывает части клетки и помогает им работать совместно.

Органоид — постоянная структура клетки, выполняющая определённую функцию. К органоидам относятся, например, митохондрии и рибосомы: первые обеспечивают клетку энергией, а вторые участвуют в синтезе белка. Временные включения могут появляться и исчезать, например при накоплении запасных веществ, поэтому их не следует считать постоянными органоидами.

Как это устроено

Клетки лежат в основе строения живых организмов, потому что именно на клеточном уровне происходят процессы жизни. Одноклеточный организм выполняет все необходимые функции одной клеткой. В многоклеточном организме клеток много, и они могут специализироваться, то есть выполнять разные задачи. Объединяясь, такие клетки образуют ткани и органы, поэтому работа организма зависит от согласованной деятельности его частей.

Мембрана отделяет клетку от среды, но клетке нужно получать из неё воду и необходимые вещества, а также избавляться от продуктов обмена. Поэтому мембрана обладает избирательной проницаемостью: обмен через неё регулируется, а не происходит бесконтрольно. Если бы оболочка полностью изолировала содержимое, клетка не могла бы поддерживать свою жизнедеятельность. Такой контроль помогает сохранять условия, необходимые для работы клеточных частей.

Цитоплазма объединяет клетку в работающую систему, поскольку органоиды находятся в общей внутренней среде. В ней вещества могут перемещаться от одних участков клетки к другим, а химические реакции обеспечивают превращения, нужные для жизнедеятельности. Так клетка получает возможность согласовывать процессы, которые идут в разных местах. Без этой связи органоиды не смогли бы эффективно использовать поступившие вещества.

Ядро содержит наследственный материал — информацию о признаках и работе клетки. Эта информация необходима, потому что клетке нужно поддерживать процессы жизнедеятельности и передавать сведения при образовании новых клеток. Ядро участвует в управлении работой клетки: оно помогает согласовать использование наследственной информации с происходящими процессами. Если информация нарушена или недоступна, клетка не может правильно выполнять все свои задачи.

Работа распределена между органоидами, потому что разные клеточные процессы требуют разных структур. Митохондрии обеспечивают клетку энергией, которая нужна для её работы, а рибосомы участвуют в синтезе белка. Благодаря разделению функций клетка может одновременно выполнять несколько процессов. Набор структур зависит от типа клетки и её задач, поэтому нельзя ожидать, что все клетки будут устроены совершенно одинаково.

Основные части клетки и их функции

Таблица помогает соотнести название структуры с её распространением и функцией. Сначала выясните, какие части есть у рассматриваемой клетки, а затем сравните их признаки. Для определения растительной клетки особенно полезно искать сочетание клеточной стенки, пластид и крупной вакуоли.

Разбор задач

Задача 1. Назовите три основные части клетки, видимые на схеме, и укажите функцию каждой. Для решения нужно сначала определить структуры по их расположению и виду, а затем вспомнить, за что отвечает каждая из них. Если на схеме показаны мембрана, цитоплазма и ядро, рассуждение будет таким:

1. Найдите наружную границу клетки и назовите её клеточной мембраной. Она отделяет клетку от среды и регулирует обмен веществ.
2. Определите внутреннюю среду, окружающую структуры клетки. Это цитоплазма, где расположены органоиды и происходят химические реакции.
3. Найдите ядро и свяжите его с наследственной информацией. Оно хранит её и участвует в управлении работой клетки.

Ответ: мембрана отделяет клетку от среды и регулирует обмен, цитоплазма служит внутренней средой, ядро хранит наследственный материал и участвует в управлении. Если на схеме обозначены другие части, названия и функции нужно соотнести именно с ними. Не выбирайте ответ только по тому, какая структура кажется самой заметной.

Задача 2. В клетке обнаружены ядро, цитоплазма, клеточная стенка и крупная вакуоль. Определите, к какой группе организмов, вероятнее всего, относится клетка. В условии уже даны несколько признаков, поэтому важно оценить их вместе, а не делать вывод по одному совпадению.

1. Отметьте ядро и цитоплазму: они встречаются в растительных и животных клетках и сами по себе не позволяют различить их.
2. Обратите внимание на клеточную стенку: она характерна для растительной клетки и располагается снаружи мембраны.
3. Проверьте вывод по крупной вакуоли. В сочетании со стенкой этот признак поддерживает предположение о растительном происхождении клетки.

Ответ: вероятнее всего, это клетка растения. Вывод основан на сочетании клеточной стенки и крупной вакуоли, а не на наличии ядра, которое встречается также у животных. При определении типа клетки полезно проверять несколько характерных признаков.

Задача 3. В клетку перестали поступать вещества через мембрану. Объясните, как это повлияет на её работу и почему последствия затронут другие части клетки. Здесь нужно проследить не только первое изменение, но и его дальнейшие последствия для взаимосвязанных частей.

1. Сначала установите непосредственный результат: без поступления через мембрану клетка не получает необходимые вещества из внешней среды.
2. Затем свяжите нехватку веществ с работой цитоплазмы. В ней нарушатся перемещение веществ и реакции, для которых нужны получаемые соединения.
3. Наконец, учтите зависимость органоидов от общей среды и ресурсов клетки. Их работа тоже нарушится, поскольку они не смогут нормально использовать необходимые вещества.

Ответ: нарушение обмена через мембрану вызовет нехватку необходимых веществ, сбой процессов в цитоплазме и ухудшение работы органоидов. Последствия затрагивают всю клетку, потому что её части зависят от поступления веществ и связаны между собой. Поэтому мембрана влияет не только на границу клетки, но и на работу системы в целом.

Типичные ошибки

Ошибка — считать мембрану непроницаемой оболочкой. Так думают, потому что мембрана отделяет клетку от внешней среды, но отделение не означает полной изоляции. Проверьте себя вопросом: может ли клетка получать вещества и удалять продукты обмена? Если да, мембрана регулирует избирательный обмен.

Ошибка — путать цитоплазму с клеточной жидкостью или оболочкой. Путаница возникает из-за того, что цитоплазма находится внутри клетки и может выглядеть как заполняющая её масса. Но это внутренняя среда с органоидами, а не наружная оболочка. Проверьте, где расположены органоиды: если речь о среде вокруг них, это цитоплазма.

Ошибка — приписывать всем клеткам одинаковый набор органоидов. Такое представление появляется, если запомнить одну схему и считать её универсальной. Строение клеток зависит от их типа и функций, поэтому сравнивайте признаки конкретной клетки. Проверьте себя: не переносите характеристику растительной клетки на все клетки без основания.

Ошибка — считать клеточную стенку и мембрану одним и тем же. Обе структуры связаны с границей клетки, поэтому их легко смешать, однако они различаются и по положению, и по распространению. Мембрана есть у клеток, а стенка располагается снаружи неё и встречается не у всех. Чтобы проверить ответ, установите, какая структура регулирует обмен, а какая поддерживает форму и защищает клетку.

Связь с другими темами

Чтобы разбираться в строении клетки, нужно знать признаки живых организмов и различать одноклеточные и многоклеточные организмы. Это помогает понять, почему одна клетка может быть целым организмом, а в другом случае клетки работают сообща. Изучение клетки подготавливает к теме тканей, органов и систем органов: именно из клеток складываются более крупные уровни строения. Знание её частей также пригодится при изучении питания, дыхания и размножения, поскольку эти процессы связаны с работой клетки.

Что запомнить

• Клетка — основная структурная и функциональная единица живого.
• Клеточная мембрана отделяет клетку от среды и регулирует обмен веществ.
• Цитоплазма — внутренняя среда клетки с расположенными в ней органоидами.
• Ядро содержит наследственный материал и участвует в управлении клеткой.
• Органоиды выполняют в клетке разные функции.
• У клеток растений есть клеточная стенка; характерными особенностями также являются пластиды и крупная вакуоль.